Kepler & Descartes - Proportionnalité des angles de réfraction et de réflexion

[invite810375ce]

A la suite d'un devoir de physique sur la recherche d'une loi énonçant un hypothétique rapport de proportionnalité entre les angles de réfraction et de réflexion, la quasi-majorité de ma classe s'est perdue dans ses démarches d'investigations.

La méthode proposée par notre professeur est d'étudiée les deux travaux (de Kepler et de Descartes) indépendamment, à l'aide de graphique.

Cependant nous sommes tombés dans un flou total qui nous fait littéralement tourné en rond.
Nous aurions souhaité avoir vos avis sur nos travaux, bien que malheureusement incomplet et peu compris.

Merci d'avance pour votre compréhension.
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[invite6dffde4c]

Bonjour et bienvenu au forum.
J'espère que vous savez que la réfraction obéit à la loi de Snell-Descartes et non à la "loi" de Kepler.
Donc, votre première valeur [10°, 6°] comporte une erreur de mesure importante. Pour les autres le rapport des sinus se situe bien autour de 0,7 mais qui n'a pas de quoi pavoiser. Il devrait tourner autour de 0,67 compte tenu de l'indice de réfraction du plexiglas.
Et sans les graphiques demandés on ne peut rien dire.
Au revoir.

[invite810375ce]

Merci de votre réponse et voici les graphiques que j'avais négligé de publier.

En continuant mes recherches, j'obtiens à la question 2)d) une droite issue d'une fonction linéaire soit y = ax avec pour coefficient directeur (question 2)e)) 9/13.
Ce qui répond donc pour la question 2)f), dans le sens où 9/13 se rapproche de la moyenne des résultats obtenus avec sin r / sin i.

Quant à l'erreur de la première valeur, je ne saurais l'expliquer puisque ces résultats proviennent d'un tp effectué en classe, et que cette dernière a les mêmes valeurs.

graph1.jpggraph2.jpg

[invite7ff0b69f]

A la suite d'un devoir de physique sur la recherche d'une loi énonçant un hypothétique rapport de proportionnalité entre les angles de réfraction et de réflexion, la quasi-majorité de ma classe s'est perdue dans ses démarches d'investigations.

La méthode proposée par notre professeur est d'étudiée les deux travaux (de Kepler et de Descartes) indépendamment, à l'aide de graphique.

Cependant nous sommes tombés dans un flou total qui nous fait littéralement tourné en rond.
Nous aurions souhaité avoir vos avis sur nos travaux, bien que malheureusement incomplet et peu compris.

Merci d'avance pour votre compréhension.

Bonjour,

Il y a une erreur dans ton schéma : l'angle i est dessiné entre le rayon incident et la normale à la surface du dioptre. Cet angle est une donnée d'entrée et n'a rien à voir avec les angles de réfraction et de réflexion.

r est l'angle de réfraction
i est l'angle d'incidence
? est l'angle de réflexion : valeur et dessin manquant.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Re.
Le schéma est correct. Les angles 'i' et 'r' sont correctement dessinés par rapport à la normale à l'interface.

L'erreur dans les premières valeurs est du au fait que l'erreur absolu est de l'ordre de 1° ce qui fait que l'erreur relatif est plus grand que pour les autres mesures.
Dans les deux cas on vous demande de tracer une droite (avec une règle) qui passe le plus près des points mesurés et non une courbe en zigzag où arrondie. Choisissez les échelles de sorte que les deux graphiques aient des étendues horizontale et verticale proches.
Et c'est le graphique où les points suivent mieux la droite qui donne la théorie gagnante.
A+

[invite7ff0b69f]

"recherche d'une loi énonçant un hypothétique rapport de proportionnalité entre les angles de réfraction et de réflexion" n'est pas le rapport entre les angles i et r.
? est l'angle de réflexion : valeur et dessin manquant.

[invite6dffde4c]

... entre les angles de réfraction et de réflexion...

Re.
Oui. C'est une erreur dans le texte que je n'ai même pas remarqué.
Il s'agit de la relation entre les angles d'incidence et de réfraction.
L'angle de réflexion ne semble pas intervenir dans ce TP.
A+

[invite810375ce]

en effet je reconnais avoir fait quelques erreurs dans mon texte.

J'ai fini, en partie grâce à vos messages, ce devoir.
Cependant je reste littéralement bloqué à la dernière question. (Énoncer la loi de la réfraction qui semble le mieux rendre compte des résultats expérimentaux).

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Refaites les courbes comme je vous ai indiqué (surtout graph1.jpg).
Et mettez tous les points mesurés au lieu de vous arrêter à 70°.
Au revoir.

[invite810375ce]

J'ai déjà refais mes graphiques.
Nos mesures s'arrêtent à 70°.

[invite6dffde4c]

Re.
Alors c'est quoi que vous avez écrit en p2.jpg ?
A+

[invite810375ce]

Le tableau page 2 est le sinus de i et de r du tableau page 1.
Merci

[invite810375ce]

pour la dernière question, j'avais pensé mettre :
Si le rayon incident est compris entre 0 et 90°, alors sin r = (n i*sin i)/n r avec n i, indice de réfraction du milieu incident et n rn indice de réfraction du milieu réfracté

[invite7ff0b69f]

"L'angle de réflexion ne semble pas intervenir dans ce TP."

Et pour quelle raison à votre avis ?

[invite7ff0b69f]

pour la dernière question, j'avais pensé mettre :
Si le rayon incident est compris entre 0 et 90°, alors sin r = (n i*sin i)/n r avec n i, indice de réfraction du milieu incident et n rn indice de réfraction du milieu réfracté

rn ? je pense qu'il y a une erreur : n et nr.

"d) Déterminer dans quel intervalle de valeurs de i la loi proposée par Kepler peut être validée ?"

Quelle réponse as-tu donné ?

Peut tu nous fournir les equations des lois de Kepler et de Descartes qui t'ont été fournies ?

Dernière question : Enoncer la loi de réfraction qui semble le mieux rendre compte des résultats expérimentaux.

0-90° est une gamme trop importante, si tu t'es arrêté à 70 °, c'est qu'il y a une raison, non ?